京大理、理研播磨研A

、東工大理工B

服部香里

谷森達、窪秀利、身内賢太朗、井田知 宏、J. D. Parker, 高田昌樹A、伊藤和輝A

、

植草秀裕B

、藤井孝太郎B

2009/3/28 1日本物理学会第64回年次大会

OutlineOutline

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μ-PICを用いた二次元計数型ガス検出器

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大強度X線(Spring-8)での性能評価

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応用：

二次元熱中性子イメージング検出

2009/3/28 2日本物理学会第64回年次大会

2009/3/28 3

μμ--PICPICを用いた二次元計数型ガス検出器を用いた二次元計数型ガス検出器

30 cm

日本物理学会第64回年次大会

日本物理学会第64回年次大会2009/3/28 4

micro-Pixel Chamber(μ-PIC)を 読み出しに用いた2次元X線イメージング検出器

4

10cm

gas electron multiplier (GEM), F. Sauli (1997)

140um70um

4－300mm0.4kV/cm

4mm程度2 kV/cm

400μm

μ-PIC 二次元位置検出器検出面積：10cm×10cm (512ch), 30cm×30cm(1536ch)

GEM(gas electron multiplier) gain ～ 3－10μ-PIC gain ～ 1,000－5,000

X線入射窓 ：ポリイミド 100 μm (93 %透過 @ 8 keV)

pixel pitch pixel pitch 400 400 μμmm

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Data Data acqusitionacqusition

Detector(μ

-PIC)

Cathode 256 chAmplifierShaperDiscriminator(ASD)

ASD

Digital out 256 ch(LVDS)

PositionEncodingModule

100 MHz

position,clock

(X, edge,T)(Y, edge, T)

LVDS out33 bit

memory board

PC

VME bus

Data acquisition (DAQ)

ASD : μ-PICからのchargeをdigitalに変換信号の立ち上がりと立ち下り両方検出パルス幅が計算できるパルス幅∝電荷電荷重心演算→X線の位置検出

100 MHz

65,536 pixelを512 chで読み出し全てデジタルに変換

→シンプルなシステム10 MHzまで線形性を確認

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Camera length 0.6～3.5m

μ-PIC

beam

target

位置分解能位置分解能

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グリッドマスク直径：500 μm8 keV (1.5 Å)

ビーム中心から32 mm以内使用

σ= 93.6 μm

σ=157.9 mm (電荷重心演算なし)

日本物理学会第64回年次大会

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位置分解能の向上位置分解能の向上コラーゲン8 keV (1.5 Å)

ビーム中心付近

電荷重心演算なし

電荷重心演算あり

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熱中性子散乱検出器熱中性子散乱検出器への応用への応用

JRR-3 NOPビームラインでの性能評価の結果

日本物理学会第64回年次大会

μμ--PICPIC二次元イメージング検出器二次元イメージング検出器

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通常使うガスに3Heをまぜれば、熱中性子が検出できる

track length [cm]

protontriton

GEANT4 simulation1-atm Ar-C2H6-3He (>99:10:

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J-PARC 物質生命科学研究施設パルス中性子用検出器を目指して開発時間分解能 10 ns → TOFが使える

2008年9月JRR-3 NOPビームライン中心波長7.6Åの熱中性子を照射

Ar 80%, C2 H6 9%, 3He 11%検出部

10cm×10cm×0.4cm

gas gain < 1000

proton (765 keV)+triton (191 keV)の飛跡を検出

ガス層が薄いため、全飛跡を検出できない→ヒットした座標を平均

熱中性子を用いた性能評価熱中性子を用いた性能評価

日本物理学会第64回年次大会

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8 mm

ダイレクトビームをΦ8のCdスリットに照射スリット穴を中心として、プロファイルを作成r = 4 mmで強度半分Error functionでfit

4 mm

位置分解能

1.0 mm (電荷重心演算なし)

位置分解能位置分解能

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まとめまとめ計数型ガス検出器μ-PIC

X線・・・・・電荷重心演算を導入位置分解能向上σ

= 157.9 μm → 93.6 μm

熱中性子・・・・・イメージングできることを実証1 mm (電荷重心演算なし)の位置分解能を達成

検出効率向上 →ガス層厚く (小角散乱では厚くしてもよい)現在

X線 ： 24%@8keV →

2-3倍

中性子 30%目標 ← ガス層 5 cm, 2 atm

大面積化 (10 cm×10 cm → 30 cm×30 cm)

日本物理学会第64回年次大会

スライド番号 1Outlineスライド番号 3micro-Pixel Chamber(m-PIC)を�読み出しに用いた2次元X線イメージング検出器スライド番号 5スライド番号 6位置分解能スライド番号 8スライド番号 9m-PIC二次元イメージング検出器熱中性子を用いた性能評価位置分解能まとめ